Leveraging noisy side information for disentangling of factors of variation in a supervised setting

Ce mémoire est composé de trois articles et présente les résultats de travaux de recherche effectués dans le but d'améliorer les techniques actuelles permettant d'utiliser des données associées à certaines tâches dans le but d'aider à l'entraînement de réseaux de neurones sur une tâche différente. Les deux premiers articles présentent de nouveaux ensembles de données créés pour permettre une meilleure évaluation de ce type de techniques d'apprentissage machine. Le premier article introduit une suite d'ensembles de données pour la tâche de reconnaissance automatique de chiffres écrits à la main. Ces ensembles de données ont été générés à partir d'un ensemble de données déjà existant, MNIST, auquel des nouveaux facteurs de variation ont été ajoutés. Le deuxième article introduit un ensemble de données pour la tâche de reconnaissance automatique d'expressions faciales. Cet ensemble de données est composé d'images de visages qui ont été collectées automatiquement à partir du Web et ensuite étiquetées. Le troisième et dernier article présente deux nouvelles approches, dans le contexte de l'apprentissage multi-tâches, pour tirer avantage de données pour une tâche donnée afin d'améliorer les performances d'un modèle sur une tâche différente. La première approche est une généralisation des neurones Maxout récemment proposées alors que la deuxième consiste en l'application dans un contexte supervisé d'une technique permettant d'inciter des neurones à apprendre des fonctions orthogonales, à l'origine proposée pour utilisation dans un contexte semi-supervisé.

Towards Non Invasive Diagnosis of Scoliosis Using Semi-supervised Learning Approach

In this paper, a new methodology for the prediction of scoliosis curve types from non invasive acquisitions of the back surface of the trunk is proposed. One hundred and fifty-nine scoliosis patients had their back surface acquired in 3D using an optical digitizer. Each surface is then characterized by 45 local measurements of the back surface rotation. Using a semi-supervised algorithm, the classifier is trained with only 32 labeled and 58 unlabeled data. Tested on 69 new samples, the classifier succeeded in classifying correctly 87.0% of the data. After reducing the number of labeled training samples to 12, the behavior of the resulting classifier tends to be similar to the reference case where the classifier is trained only with the maximum number of available labeled data. Moreover, the addition of unlabeled data guided the classifier towards more generalizable boundaries between the classes. Those results provide a proof of feasibility for using a semi-supervised learning algorithm to train a classifier for the prediction of a scoliosis curve type, when only a few training data are labeled. This constitutes a promising clinical finding since it will allow the diagnosis and the follow-up of scoliotic deformities without exposing the patient to X-ray radiations.

Pratiques traditionnelles chez les sages-femmes autochtones du Nunavik et programme de formation

Les communautés inuites de la Baie d’Hudson au Nunavik (Québec) se distinguent des autres communautés autochtones par leur réappropriation des naissances depuis 1986 et par la création d’un programme de formation de sages-femmes locales. Cela a permis de mettre un terme à une longue période de transfert des femmes pour accouchement en structure hospitalière, à des kilomètres de leur village. De plus, ce programme a pour objectif de réintégrer les pratiques traditionnelles au sein d’une obstétrique moderne afin d’offrir aux femmes des services de qualité et culturellement appropriés. Le but de notre étude était d’établir si le programme de formation de sages-femmes autochtones du Nunavik a permis de concilier ces deux approches d’enseignement différentes : l’une axée sur le savoir traditionnel, et l’autre concernant les normes de qualité de soins à respecter. Une méthode de recherche qualitative a été adoptée et les données ont été recueillies à l’aide d’entrevues réalisées auprès de cinq sages-femmes inuites et de six étudiantes sages-femmes du programme de formation du Nunavik, au sein des trois villages de la Baie d’Hudson pourvus de centre de naissances. L’analyse qualitative des données ne permet pas de confirmer la réintégration du savoir traditionnel dans la pratique des sages-femmes autochtones. Les résultats révèlent, en effet, une rareté des pratiques traditionnelles connues et/ou utilisées par celles-ci (notamment l’utilisation de plantes ou de remèdes médicinaux, les postures d’accouchement, les manœuvres obstétricales, etc) en relation avec la période périnatale. Les croyances ou codes de conduite à respecter pendant la grossesse semblent bénéficier d’une meilleure transmission, mais ne font plus l’unanimité au sein des communautés. Concernant le volet de l’obstétrique moderne, le programme de formation semble conforme aux exigences actuelles occidentales, étant reconnu par l’Ordre des sages-femmes du Québec depuis septembre 2008. De plus, les sages-femmes et les étudiantes sont conscientes de la nécessité de recevoir une formation de qualité. Elles aimeraient bénéficier d’une plus grande rigueur dans l’enseignement théorique ainsi que d’une meilleure continuité du processus d’apprentissage. La difficulté retrouvée dans la mixité de l’enseignement de ces deux savoirs (traditionnel et moderne) semble donc être liée plus particulièrement au savoir traditionnel. Les sages-femmes et étudiantes inuites souhaitent protéger et promouvoir leur patrimoine culturel, mais plus dans une optique de responsabilité communautaire que dans le cadre d’un programme de formation. Une collaboration entre les volontés des communautés concernant la réintégration de ce patrimoine et la réalité actuelle de la biomédecine demeure primordiale pour continuer à garantir la sécurité et la qualité des services dispensés.

Suivi à long terme de l’efficacité d’un traitement de physiothérapie sur l'incontinence urinaire d'effort persistante en période postnatale

L’incontinence urinaire d’effort (IUE) est une condition fréquente en période postnatale pouvant affecter jusqu’à 77% des femmes. Neuf femmes sur dix souffrant d’IUE trois mois après l’accouchement, vont présenter une IUE cinq ans plus tard. Le traitement en physiothérapie de l’IUE par le biais d’un programme d’exercices de renforcement des muscles du plancher pelvien est reconnu comme étant un traitement de première ligne efficace. Les études ont prouvé l’efficacité de cette approche sur l’IUE persistante à court terme, mais les résultats de deux ECR à long terme n’ont pas démontré un maintien de l’effet de traitement. L’effet d’un programme en physiothérapie de renforcement du plancher pelvien intensif et étroitement supervisé sur l’IUE postnatale persistante avait été évalué lors d’un essai clinique randomisé il y a sept ans. Le but principal de la présente étude était d’évaluer l’effet de ce programme sept ans après la fin des interventions de l’ECR initial. Un objectif secondaire était de comparer l’effet de traitement à long terme entre un groupe ayant fait seulement des exercices de renforcement du plancher pelvien et un groupe ayant fait des exercices de renforcement du plancher pelvien et des abdominaux profonds. Un troisième objectif était d’explorer l’influence de quatre facteurs de risques sur les symptômes d’IUE et la qualité de vie à long terme. Les cinquante-sept femmes ayant complétées l’ECR initial ont été invitées à participer à l’évaluation du suivi sept ans. Vingt et une femmes ont participé à l’évaluation clinique et ont répondu à quatre questionnaires, tandis que dix femmes ont répondu aux questionnaires seulement. L’évaluation clinique incluait un pad test et la dynamométrie du plancher pelvien. La mesure d’effet primaire était un pad test modifié de 20 minutes. Les mesures d’effets secondaires étaient la dynamométrie du plancher pelvien, les symptômes d’IUE mesuré par le questionnaire Urogenital Distress Inventory, la qualité de vie mesurée par le questionnaire Incontinence Impact Questionnaire et la perception de la sévérité de l’IUE mesuré par l’Échelle Visuelle Analogue. De plus, un questionnaire portant sur quatre facteurs de risques soit, la présence de grossesses subséquentes, la v présence de constipation chronique, l’indice de masse corporel et la fréquence des exercices de renforcement du plancher pelvien de l’IUE, venait compléter l’évaluation. Quarante-huit pour-cent (10/21) des participantes étaient continentes selon de pad test. La moyenne d’amélioration entre le résultat pré-traitement et le suivi sept ans était de 26,9 g. (écart-type = 68,0 g.). Il n’y avait pas de différence significative des paramètres musculaires du plancher pelvien entre le pré-traitement, le post-traitement et le suivi sept ans. Les scores du IIQ et du VAS étaient significativement plus bas à sept ans qu’en prétraitement (IIQ : 23,4 vs 15,6, p = 0,007) et (VAS : 6,7 vs 5,1, p = 0,001). Les scores du UDI étaient plus élevés au suivi sept ans (15,6) qu’en pré-traitement (11,3, p = 0,041) et en post-traitement (5,7, p = 0,00). La poursuite des exercices de renforcement du plancher pelvien à domicile était associée à une diminution de 5,7 g. (p = 0,051) des fuites d’urine observées au pad test selon une analyse de régression linéaire. Les limites de cette étude sont ; la taille réduite de l’échantillon et un biais relié au désir de traitement pour les femmes toujours incontinentes. Cependant, les résultats semblent démontrer que l’effet du traitement à long terme d’un programme de renforcement des muscles du plancher pelvien qui est intensif et étroitement supervisé, est maintenu chez environ une femme sur deux. Bien que les symptômes d’IUE tel que mesuré par les pad test et le questionnaire UDI, semblent réapparaître avec le temps, la qualité de vie, telle que mesurée par des questionnaires, est toujours meilleure après sept qu’à l’évaluation initiale. Puisque la poursuite des exercices de renforcement du plancher pelvien est associée à une diminution de la quantité de fuite d’urine au pad test, les participantes devraient être encouragées à poursuivre leurs exercices après la fin d’un programme supervisé. Pour des raisons de logistique la collecte de donnée de ce projet de recherche s’est continuée après la rédaction de ce mémoire. Les résultats finaux sont disponibles auprès de Chantale Dumoulin pht, PhD., professeure agrée à l’Université de Montréal.

Facteurs cognitifs liés à l'acquisition du lexique orthographique

La présente thèse a pour objectif d’étudier le rôle des facteurs cognitifs (traitement phonologique et visuoattentionnel et mémoire lexicale orthographique) dans l’acquisition des connaissances orthographiques implicites et explicites. Afin d’examiner les liens entre les différents facteurs cognitifs et les connaissances orthographiques, une étude longitudinale a été réalisée à l’aide d’un échantillon de 338 enfants suivis de la maternelle 5 ans à la fin de la deuxième année du primaire. À la fin de la maternelle, les enfants ont été évalués à l’aide d’une épreuve d’orthographe approchée et d’épreuves évaluant les facteurs cognitifs en jeu dans l’apprentissage du langage écrit (traitement phonologique, traitement visuoattentionnel et mémoire à court et à long terme). Les connaissances lexicales orthographiques explicites de ces mêmes enfants ont été évaluées en fin de première et de deuxième années. Le premier article de cette thèse rapporte les données d’une étude réalisée auprès des enfants scolarisés en maternelle 5 ans. Cette étude vise l’établissement d’un lien entre, d’une part, la capacité de traitement phonologique, visuoattentionnel et de mémoire lexicale orthographique et, d’autre part, les connaissances orthographiques implicites des enfants qui n’ont pas encore eu d’enseignement formel de l’écriture. Les résultats indiquent que, contrairement à ce qui a été longtemps avancé, la capacité de traitement phonologique n’est pas le seul facteur cognitif à intervenir, puisque la capacité de mémoire lexicale orthographique à long terme ainsi que la capacité visuoattentionnelle contribuent de façon importante et indépendante à l’acquisition des connaissances orthographiques implicites des enfants de la maternelle 5 ans. La mémoire lexicale orthographique est même le facteur qui apporte la plus forte contribution. La deuxième étude de cette thèse vise à déterminer, parmi les facteurs cognitifs évalués en maternelle, celui ou ceux qui permettent de prédire les connaissances orthographiques explicites ultérieures, c'est-à-dire celles de première et de deuxième années du primaire. Les résultats de cette deuxième étude indiquent que les préalables nécessaires à l’acquisition des connaissances orthographiques lexicales sont les capacités de traitement phonologique ainsi que les capacités de la mémoire à court et à long terme. La troisième étude de cette thèse a pour but de mettre en lumière le rôle prédictif que joue le niveau des connaissances orthographiques des enfants de maternelle quant au niveau ultérieur de leurs connaissances orthographiques en première et deuxième années, en lien avec les capacités cognitives qui sous-tendent l’apprentissage du langage écrit, en particulier le traitement phonologique, le traitement visuoattentionnel et la mémoire lexicale orthographique. Les résultats de cette dernière étude permettent de montrer que, parmi les facteurs évalués en maternelle, le niveau des connaissances orthographiques implicites apporte une contribution unique à l’ensemble du niveau des connaissances orthographiques ultérieures. L’influence des connaissances orthographiques précoces sur l’acquisition ultérieure n’est pas surprenante. En effet, la première étude avait montré que le niveau de ces connaissances est fonction non seulement de la capacité de mémoire orthographique lexicale mais également de la capacité de traitement phonologique et visuottentionnel. Les résultats issus de ces trois études présentent un intérêt non négligeable dans la compréhension de l’acquisition du langage écrit. En effet, ces recherches ont permis de montrer qu’avant même l’apprentissage formel de l’écrit, l’enfant témoigne de connaissances implicites non négligeables sur la langue écrite et que c’est à partir de ces connaissances que s’élaboreront ses connaissances explicites ultérieures. Ces connaissances sont tributaires de multiples facteurs parmi lesquels la capacité de mémoire lexicale orthographique, facteur cognitif dont la contribution n’avait pas été démontrée jusqu’à présent. Les résultats de cette recherche montrent qu’il est possible d’envisager des outils de dépistage précoce qui permettront d’identifier les enfants à risque de présenter des difficultés spécifiques d’apprentissage du langage écrit. Ce dépistage permettrait de mettre en place des interventions mieux ciblées et précoces, ce qui réduirait ainsi l’impact des difficultés sur les apprentissages scolaires.

Youth engagement: the ethics of inclusion and exclusion

This study focuses on the engagement of children and youth in their communities and the ways they are included in and excluded from community life. Using a content analysis of a small town United States newspaper over a one-year period, examples of engagement were identified and classified into 12 categories: programs, clubs and special events; fundraising and community service; business and community support; participation in community events; school events; athletic and other performances; employment; involvement in local planning and decision making; serving as a community representative; visibility and recognition; criminal activity and accidents; and use of public space. Examples of community exclusion were identified as well. Young people were engaged primarily through activities that were adult-directed or supervised, or organized through schools, churches, and youth clubs. There was little involvement in local planning, decision making, or activism. Some evidence existed of peer teaching, leadership, and self-initiated activities, as well as intentional efforts by adults to give youth a greater voice in community activities. Implications include several ethical issues regarding the role of young people in community life, particularly young children, and the need for greater awareness on the part of communities of the contributions young people can make.

L’analyse de composants émotionnels dans des stratégies d’apprentissage

Un certain nombre de théories pédagogiques ont été établies depuis plus de 20 ans. Elles font appel aux réactions de l’apprenant en situation d’apprentissage, mais aucune théorie pédagogique n’a pu décrire complètement un processus d’enseignement en tenant compte de toutes les réactions émotionnelles de l’apprenant. Nous souhaitons intégrer les émotions de l’apprenant dans ces processus d’apprentissage, car elles sont importantes dans les mécanismes d’acquisition de connaissances et dans la mémorisation. Récemment on a vu que le facteur émotionnel est considéré jouer un rôle très important dans les processus cognitifs. Modéliser les réactions émotionnelles d’un apprenant en cours du processus d’apprentissage est une nouveauté pour un Système Tutoriel Intelligent. Pour réaliser notre recherche, nous examinerons les théories pédagogiques qui n’ont pas considéré les émotions de l’apprenant. Jusqu’à maintenant, aucun Système Tutoriel Intelligent destiné à l’enseignement n’a incorporé la notion de facteur émotionnel pour un apprenant humain. Notre premier objectif est d’analyser quelques stratégies pédagogiques et de détecter les composantes émotionnelles qui peuvent y être ou non. Nous cherchons à déterminer dans cette analyse quel type de méthode didactique est utilisé, autrement dit, que fait le tuteur pour prévoir et aider l’apprenant à accomplir sa tâche d’apprentissage dans des conditions optimales. Le deuxième objectif est de proposer l’amélioration de ces méthodes en ajoutant les facteurs émotionnels. On les nommera des « méthodes émotionnelles ». Le dernier objectif vise à expérimenter le modèle d’une théorie pédagogique améliorée en ajoutant les facteurs émotionnels. Dans le cadre de cette recherche nous analyserons un certain nombre de théories pédagogiques, parmi lesquelles les théories de Robert Gagné, Jerome Bruner, Herbert J. Klausmeier et David Merrill, pour chercher à identifier les composantes émotionnelles. Aucune théorie pédagogique n’a mis l’accent sur les émotions au cours du processus d’apprentissage. Ces théories pédagogiques sont développées en tenant compte de plusieurs facteurs externes qui peuvent influencer le processus d’apprentissage. Nous proposons une approche basée sur la prédiction d’émotions qui est liée à de potentielles causes déclenchées par différents facteurs déterminants au cours du processus d’apprentissage. Nous voulons développer une technique qui permette au tuteur de traiter la réaction émotionnelle de l’apprenant à un moment donné au cours de son processus d’apprentissage et de l’inclure dans une méthode pédagogique. Pour atteindre le deuxième objectif de notre recherche, nous utiliserons un module tuteur apprenant basé sur le principe de l’éducation des émotions de l’apprenant, modèle qui vise premièrement sa personnalité et deuxièmement ses connaissances. Si on défini l’apprenant, on peut prédire ses réactions émotionnelles (positives ou négatives) et on peut s’assurer de la bonne disposition de l’apprenant, de sa coopération, sa communication et l’optimisme nécessaires à régler les problèmes émotionnels. Pour atteindre le troisième objectif, nous proposons une technique qui permet au tuteur de résoudre un problème de réaction émotionnelle de l’apprenant à un moment donné du processus d’apprentissage. Nous appliquerons cette technique à une théorie pédagogique. Pour cette première théorie, nous étudierons l’effet produit par certaines stratégies pédagogiques d’un tuteur virtuel au sujet de l’état émotionnel de l’apprenant, et pour ce faire, nous développerons une structure de données en ligne qu’un agent tuteur virtuel peut induire à l’apprenant des émotions positives. Nous analyserons les résultats expérimentaux en utilisant la première théorie et nous les comparerons ensuite avec trois autres théories que nous avons proposées d’étudier. En procédant de la sorte, nous atteindrons le troisième objectif de notre recherche, celui d’expérimenter un modèle d’une théorie pédagogique et de le comparer ensuite avec d’autres théories dans le but de développer ou d’améliorer les méthodes émotionnelles. Nous analyserons les avantages, mais aussi les insuffisances de ces théories par rapport au comportement émotionnel de l’apprenant. En guise de conclusion de cette recherche, nous retiendrons de meilleures théories pédagogiques ou bien nous suggérerons un moyen de les améliorer.

Sequential Machine learning Approaches for Portfolio Management

Cette thèse envisage un ensemble de méthodes permettant aux algorithmes d'apprentissage statistique de mieux traiter la nature séquentielle des problèmes de gestion de portefeuilles financiers. Nous débutons par une considération du problème général de la composition d'algorithmes d'apprentissage devant gérer des tâches séquentielles, en particulier celui de la mise-à-jour efficace des ensembles d'apprentissage dans un cadre de validation séquentielle. Nous énumérons les desiderata que des primitives de composition doivent satisfaire, et faisons ressortir la difficulté de les atteindre de façon rigoureuse et efficace. Nous poursuivons en présentant un ensemble d'algorithmes qui atteignent ces objectifs et présentons une étude de cas d'un système complexe de prise de décision financière utilisant ces techniques. Nous décrivons ensuite une méthode générale permettant de transformer un problème de décision séquentielle non-Markovien en un problème d'apprentissage supervisé en employant un algorithme de recherche basé sur les K meilleurs chemins. Nous traitons d'une application en gestion de portefeuille où nous entraînons un algorithme d'apprentissage à optimiser directement un ratio de Sharpe (ou autre critère non-additif incorporant une aversion au risque). Nous illustrons l'approche par une étude expérimentale approfondie, proposant une architecture de réseaux de neurones spécialisée à la gestion de portefeuille et la comparant à plusieurs alternatives. Finalement, nous introduisons une représentation fonctionnelle de séries chronologiques permettant à des prévisions d'être effectuées sur un horizon variable, tout en utilisant un ensemble informationnel révélé de manière progressive. L'approche est basée sur l'utilisation des processus Gaussiens, lesquels fournissent une matrice de covariance complète entre tous les points pour lesquels une prévision est demandée. Cette information est utilisée à bon escient par un algorithme qui transige activement des écarts de cours (price spreads) entre des contrats à terme sur commodités. L'approche proposée produit, hors échantillon, un rendement ajusté pour le risque significatif, après frais de transactions, sur un portefeuille de 30 actifs.

Étude de l’impact d’un programme d’activité physique (Amazone) auprès de femmes en traitement pour un cancer du sein

Le cancer du sein est la forme de cancer la plus souvent diagnostiquée chez les femmes. Elles doivent vivre avec des séquelles qui nuisent à leur qualité de vie. Plusieurs études ont montré les bienfaits de l’activité physique (AP) sur les composantes physiques et psychologiques des patientes. Toutefois, elles réduisent souvent leur pratique d'AP suite aux traitements en raison de la détérioration de leur condition physique. Or, le maintien à long terme de la pratique d’AP est essentiel pour en conserver les bénéfices. La première section du mémoire présente une recension des écrits sur les bienfaits de l’AP auprès des femmes atteintes d'un cancer du sein et la seconde rend compte d'une étude expérimentale ayant pour objectif d'évaluer l’impact d’un programme d’AP sur le sentiment d’efficacité personnel et sur le plaisir associé à la pratique d'AP. Une enquête de suivi a été menée trois mois après la fin du programme afin d’évaluer le maintien à long terme de la pratique d'AP. L'étude a été réalisée auprès de 18 patientes en cours de traitement. Le groupe expérimental a suivi un programme supervisé d’AP combiné à des séances de counseling sur une période de 16 semaines. Le groupe témoin avait la possibilité de suivre un programme de yoga. Nos résultats indiquent une amélioration statistiquement significative des trois composantes mesurées, soit le sentiment d'efficacité personnelle, le plaisir à faire de l'AP et le maintien de la pratique après la participation au programme.

Training deep convolutional architectures for vision

Les tâches de vision artificielle telles que la reconnaissance d’objets demeurent irrésolues à ce jour. Les algorithmes d’apprentissage tels que les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA), représentent une approche prometteuse permettant d’apprendre des caractéristiques utiles pour ces tâches. Ce processus d’optimisation est néanmoins difficile. Les réseaux profonds à base de Machine de Boltzmann Restreintes (RBM) ont récemment été proposés afin de guider l’extraction de représentations intermédiaires, grâce à un algorithme d’apprentissage non-supervisé. Ce mémoire présente, par l’entremise de trois articles, des contributions à ce domaine de recherche. Le premier article traite de la RBM convolutionelle. L’usage de champs réceptifs locaux ainsi que le regroupement d’unités cachées en couches partageant les même paramètres, réduit considérablement le nombre de paramètres à apprendre et engendre des détecteurs de caractéristiques locaux et équivariant aux translations. Ceci mène à des modèles ayant une meilleure vraisemblance, comparativement aux RBMs entraînées sur des segments d’images. Le deuxième article est motivé par des découvertes récentes en neurosciences. Il analyse l’impact d’unités quadratiques sur des tâches de classification visuelles, ainsi que celui d’une nouvelle fonction d’activation. Nous observons que les RNAs à base d’unités quadratiques utilisant la fonction softsign, donnent de meilleures performances de généralisation. Le dernière article quand à lui, offre une vision critique des algorithmes populaires d’entraînement de RBMs. Nous montrons que l’algorithme de Divergence Contrastive (CD) et la CD Persistente ne sont pas robustes : tous deux nécessitent une surface d’énergie relativement plate afin que leur chaîne négative puisse mixer. La PCD à "poids rapides" contourne ce problème en perturbant légèrement le modèle, cependant, ceci génère des échantillons bruités. L’usage de chaînes tempérées dans la phase négative est une façon robuste d’adresser ces problèmes et mène à de meilleurs modèles génératifs.

Non-negative matrix decomposition approaches to frequency domain analysis of music audio signals

On étudie l’application des algorithmes de décomposition matricielles tel que la Factorisation Matricielle Non-négative (FMN), aux représentations fréquentielles de signaux audio musicaux. Ces algorithmes, dirigés par une fonction d’erreur de reconstruction, apprennent un ensemble de fonctions de base et un ensemble de coef- ficients correspondants qui approximent le signal d’entrée. On compare l’utilisation de trois fonctions d’erreur de reconstruction quand la FMN est appliquée à des gammes monophoniques et harmonisées: moindre carré, divergence Kullback-Leibler, et une mesure de divergence dépendente de la phase, introduite récemment. Des nouvelles méthodes pour interpréter les décompositions résultantes sont présentées et sont comparées aux méthodes utilisées précédemment qui nécessitent des connaissances du domaine acoustique. Finalement, on analyse la capacité de généralisation des fonctions de bases apprises par rapport à trois paramètres musicaux: l’amplitude, la durée et le type d’instrument. Pour ce faire, on introduit deux algorithmes d’étiquetage des fonctions de bases qui performent mieux que l’approche précédente dans la majorité de nos tests, la tâche d’instrument avec audio monophonique étant la seule exception importante.

Les multiples trajectoires d’activité physique supervisée et non supervisée chez les enfants du primaire au Québec : un modèle écologique

Contexte : L’activité physique est une composante centrale du développement physique, psychologique et social de l'enfant, particulièrement au sein d'une société où l'impact de la sédentarité et de l'obésité devient de plus en plus important. Cependant, les trajectoires d’activité physique hors école et leurs déterminants sont peu étudiés et les connaissances sur ce sujet sont limitées. Il est également notoire que les types d’activité physique sont rarement pris en considération. Objectif : Ce mémoire a pour but (a) de déterminer les trajectoires de pratique d’activité physique au cours du développement des enfants (b) de valider l’association entre l’activité physique supervisée et l’activité non supervisée et (c) d’identifier les déterminants au niveau du quartier, de la famille et des caractéristiques individuelles associés aux trajectoires de pratique d’activité physique supervisée et non supervisée. Participants : 1 814 enfants (51% garçons) nés en 1998 ayant participé à l’Étude Longitudinale du Développement des Enfants du Québec (ELDEQ). Les données récoltées proviennent uniquement de leur mère. Mesures : La fréquence de l’activité physique supervisée et non supervisée a été mesurée à quatre reprises alors que les enfants étaient âgés entre 5 et 8 ans. Les déterminants ainsi que les variables contrôles ont été mesurés alors que les enfants avaient 4 ou 5 ans. Résultats : Trois trajectoires d’activité physique supervisée et non supervisée ont été identifiées. Les résultats suggèrent que les trajectoires d’activité physique supervisée, représentant respectivement 10%, 55.3% et 34.7% de la population, sont relativement stables même si elles subissent une légère augmentation avec le temps. Des trois trajectoires d’activité physique non supervisée représentant respectivement 14.1%, 28.1% et 57.8% de la population, une augmente considérablement avec le temps alors iv que les deux autres sont stables. Ces deux séries de trajectoires ne sont pas associées significativement entre elles. L’éducation de la mère, l’entraide dans le quartier de résidence ainsi que la prosocialité des enfants déterminent les deux types d’activité physique. La suffisance de revenu et la pratique sportive de la mère sont associées seulement aux trajectoires d’activité physique supervisée. La famille intacte discrimine l’appartenance aux trajectoires d’activité physique non supervisée. Conclusion : Premièrement, la pratique de l’activité physique est relativement stable entre 5 et 8 ans. Deuxièmement, l’activité physique supervisée ainsi que l’activité physique non supervisée sont deux pratiques qui se développent différemment et qui possèdent leurs propres déterminants. Troisièmement, une approche écologique permet de mieux saisir la complexité de ces deux processus.

Apprentissage de représentations sur-complètes par entraînement d’auto-encodeurs

Les avancés dans le domaine de l’intelligence artificielle, permettent à des systèmes informatiques de résoudre des tâches de plus en plus complexes liées par exemple à la vision, à la compréhension de signaux sonores ou au traitement de la langue. Parmi les modèles existants, on retrouve les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA), dont la popularité a fait un grand bond en avant avec la découverte de Hinton et al. [22], soit l’utilisation de Machines de Boltzmann Restreintes (RBM) pour un pré-entraînement non-supervisé couche après couche, facilitant grandement l’entraînement supervisé du réseau à plusieurs couches cachées (DBN), entraînement qui s’avérait jusqu’alors très difficile à réussir. Depuis cette découverte, des chercheurs ont étudié l’efficacité de nouvelles stratégies de pré-entraînement, telles que l’empilement d’auto-encodeurs traditionnels(SAE) [5, 38], et l’empilement d’auto-encodeur débruiteur (SDAE) [44]. C’est dans ce contexte qu’a débuté la présente étude. Après un bref passage en revue des notions de base du domaine de l’apprentissage machine et des méthodes de pré-entraînement employées jusqu’à présent avec les modules RBM, AE et DAE, nous avons approfondi notre compréhension du pré-entraînement de type SDAE, exploré ses différentes propriétés et étudié des variantes de SDAE comme stratégie d’initialisation d’architecture profonde. Nous avons ainsi pu, entre autres choses, mettre en lumière l’influence du niveau de bruit, du nombre de couches et du nombre d’unités cachées sur l’erreur de généralisation du SDAE. Nous avons constaté une amélioration de la performance sur la tâche supervisée avec l’utilisation des bruits poivre et sel (PS) et gaussien (GS), bruits s’avérant mieux justifiés que celui utilisé jusqu’à présent, soit le masque à zéro (MN). De plus, nous avons démontré que la performance profitait d’une emphase imposée sur la reconstruction des données corrompues durant l’entraînement des différents DAE. Nos travaux ont aussi permis de révéler que le DAE était en mesure d’apprendre, sur des images naturelles, des filtres semblables à ceux retrouvés dans les cellules V1 du cortex visuel, soit des filtres détecteurs de bordures. Nous aurons par ailleurs pu montrer que les représentations apprises du SDAE, composées des caractéristiques ainsi extraites, s’avéraient fort utiles à l’apprentissage d’une machine à vecteurs de support (SVM) linéaire ou à noyau gaussien, améliorant grandement sa performance de généralisation. Aussi, nous aurons observé que similairement au DBN, et contrairement au SAE, le SDAE possédait une bonne capacité en tant que modèle générateur. Nous avons également ouvert la porte à de nouvelles stratégies de pré-entraînement et découvert le potentiel de l’une d’entre elles, soit l’empilement d’auto-encodeurs rebruiteurs (SRAE).

Condition physique, performance motrice, comportements et fonctions cognitives chez les enfants ayant un trouble du déficit de l’attention avec hyperactivité

Cette thèse poursuit un double objectif. D’une part, mesurer et situer le niveau de la condition physique, de la performance motrice et de la participation aux activités physiques chez des enfants ayant un TDAH. D’autre part, apprécier l’impact d’un programme structuré en activité physique sur la condition physique, la performance motrice, certains comportements cibles ainsi que sur les fonctions cognitives propres à ces enfants. Pour vérifier l’atteinte de ces objectifs, trois études expérimentales ont été complétées et ont fait l’objet d’articles soumis pour publications. Dans le premier article, on évalue la condition physique et la performance motrice chez des enfants ayant un TDAH prenant ou non de la médication. Les résultats obtenus démontrent que la condition physique, comprenant ici des variables reliées à la composition corporelle, l’endurance musculaire et la flexibilité de ces enfants, ne diffèrent pas de celle des membres d’un groupe témoin. Seul l’indice de masse corporelle est significativement moins élevé chez les enfants ayant un TDAH prenant de la médication. Aucune différence n’est observée entre les groupes en ce qui a trait à la capacité aérobie telle que mesurée lors d’une épreuve de tapis roulant. Par contre, lorsqu’évaluée à partir d’un test navette, la performance aérobie de tous les participants est significativement moins élevée, d’où l’importance du choix de l’instrument de mesure. Finalement, les enfants ayant un TDAH ont significativement plus de problèmes de motricité globale que les enfants du groupe témoin. Ces difficultés sont particulièrement importantes pour la locomotion. Dans le cadre d’un programme d’activités physiques structurées et supervisées, le deuxième article porte, d’une part, sur l’évaluation de l’intensité de la participation aux exercices proposés chez des enfants ayant un TDAH. D’autre part, l’impact potentiel de facteurs comme les problèmes de poids et la présence de difficultés motrices sont également pris en considération. Les résultats obtenus suggèrent que ces enfants atteignent une intensité et une durée d’exercice qui ne diffèrent pas de celles des enfants du groupe témoin. Quant aux enfants qui ont un problème de poids ou des difficultés motrices, l’intensité et la durée de leur participation ne diffèrent pas de celles des participants témoins. Sur la base des données obtenues, les enfants ayant un TDAH peuvent parvenir à un degré de participation aux exercices qui permet de bénéficier des bienfaits de la pratique d’activités physiques. Le troisième article traite de l’impact potentiel d’un programme d’activités physiques sur la condition physique, la performance motrice, certains comportements ainsi que sur les fonctions cognitives des enfants ayant un TDAH. Sur la base des résultats obtenus, il est possible de faire valoir que la participation à un tel programme permet d’améliorer les capacités musculaires, les habiletés motrices, certains comportements observés par les parents et les enseignants ainsi que la capacité d’attention. Cela pourrait produire un impact significatif dans l’adaptation fonctionnelle de ces jeunes. Ces résultats soulignent le besoin de continuer la recherche dans les domaines de l’activité physique et du TDAH. La discussion générale présente les liens existants entre les manuscrits en fonction du modèle de l’engagement dans les activités physiques. Le déficit de la motricité globale ainsi que l’impact clinique potentiel de l’activité physique dans le traitement du TDAH sont les deux axes de recherche qui semblent le plus propices à des travaux futurs.

L'influence des traumas psychologiques sur l'intervention en toxicomanie

Il est possible qu’une personne qui consulte pour un problème d’utilisation de substances souffre également d’un problème associé à un état de stress post-traumatique ( ESPT ). Plusieurs auteurs croient qu’il existe un lien expliquant cette co-morbidité. Voilà pourquoi plusieurs hypothèses ont été formulées pour expliquer le lien entre un trouble tel que celui lié à l’utilisation de substance (TUS) pouvant exister avant l’ESPT, la vulnérabilité suite au TUS, ainsi que l’automédication. Plusieurs recherches proposent deux types d’interventions afin d’aider les personnes aux prises avec cette double problématique. La première consiste à traiter les deux problèmes séparément alors que la seconde, préconise une approche intégrée et simultanée. Puisque les écrits conseillent davantage un traitement intégré, il y aura une présentation d’une de ces formes de traitement nommé « À la recherche de la sécurité ». Le volet académique visait à comprendre le lien existant entre le TUS, les traumas psychologiques et l’ESPT ainsi que les différentes formes d’interventions pour aider les personnes ayant cette co-morbidité. Nous avons utilisé un module du programme « À la recherche de la sécurité » récemment traduit en français afin de vérifier sa mise en application et l’appréciation qu’en ont fait cinq usagers du Centre Dollar-Cormier-Institut universitaire sur les dépendances (CDC-IUD) ayant vécu un traumatisme au cours de leur vie. En conclusion, il sera démontré dans nos résultats que les hypothèses quant au lien de comorbidité sont effectivement présentes dans la réalité des personnes ayant un ESPT et un TUS, et qu’une intervention intégrée offre des points positifs autant pour l’usager que pour l’intervenant.